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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação experimental de destilação batelada em misturas etanol hidratado-cloreto de sódio por aquecimento com micro-ondas
Alternate title (s): Microwave-assisted distillation of ethanol-water mixtures containing sodium chloride
Author: Morais, Anderson dos Santos
First Advisor: Damasceno, João Jorge Ribeiro
First coorientator: Ataíde, Carlos Henrique
First member of the Committee: Arouca, Fábio de Oliveira
Second member of the Committee: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Third member of the Committee: Silva, Marcelo Bacci da
Fourth member of the Committee: Xavier, Marcelo Fonseca
Summary: A Destilação batelada é a base para o projeto de unidades industriais contínuas. Ela consiste na separação da substância mais volátil presente em uma mistura líquido-líquido, que pode ter sua representação fenomenológica obtida do equilíbrio das fases, com a aplicação dos modelos termodinâmicos e consequente predições de propriedades importantes a essa operação. Neste trabalho estudou-se a destilação batelada de misturas de etanol hidratadocloreto de sódio, utilizando micro-ondas como fonte de energia para geração interna de calor. À medida que as ondas eletromagnéticas (micro-ondas) se propagam no meio físico como função das propriedades dielétricas do material e da temperatura, a energia na forma de rádio frequência é convertida em calor fazendo-se com que o mesmo seja aquecido. Para o desenvolvimento experimental dessa operação foi construído um sistema de destilação a rádio frequência denominado Unidade de destilação a Micro-ondas com sistema de controle de temperatura e pressão com a aquisição de dados de processo que possui uma cavidade (refervedor) instalada com seis fontes emissoras de micro-ondas acopladas a uma coluna com quatorze estágios de pratos perfurados que oferece a fase vapor do topo a um condensador total que divide o produto condensado em duas correntes, produto ou destilado e refluxo. Os resultados experimentais obtidos foram tratados utilizando o método estatístico de planejamento composto central e superfície de resposta. Os ensaios experimentais foram conduzidos, para a verificação do comportamento da operação de aquecimento de misturas hidroalcoólicas por micro-ondas em coluna batelada de estágios na separação etanol-água com a presença de cloreto de sódio em concentrações variando de 0,16% a 1,8%. Foi obtido nos experimentos etanol hidratado com concentrações de 86% p/p quando operando com refluxo variável em que puderam ser verificados fortes efeitos cruzados entre as variáveis independentes. Quando relacionado com o consumo energético, foi verificado um consumo relativo de 1,59 kWh/kg de etanol. Estes resultados apresentaram boa viabilidade técnica e fortes indícios de viabilidade econômica, principalmente quando da presença de eletrólito (NaCl), que melhorou a conversão de energia de RF em calor. Estes resultados indicam uma boa alternativa para o processo de destilação visto que esta pode aumentar a capacidade de produção de colunas já instaladas.
Abstract: The batch distillation is the basis for the design of continuous industrial units. The operation, which consists of separation of the more volatile substance present in a liquid-liquid mixture, might have a phenomenological representation through the balance of the phases with the application of thermodynamic models and consequential predictions of properties important to the operation. In this thesis, the batch distillation of ethanol blends hydrated and salt using radio frequency energy - RF (Microwave) as a power source for internal heat generation. Once the electromagnetic wave (Microwave) propagates on the physical environment as a function of the dielectric properties of the material and temperature, energy in radio frequency’s form is converted into heat making the material heats itself. For experimental development of this operation was necessary to build a distillation system using radio frequency with control pressure and temperature and data acquisition system called Distillation Microwave Unit, that has a cavity (reboiler) installed six emission sources microwave coupled to a column with sieve plates fourteen stages which offers the vapor from the top condenser to a total dividing the condensate into two streams, product or distillate and reflux. The experimental results were processed using the statistical method of central composite design and response surface. Experimental tests were conducted to verify the performance of the heating operation of water-alcohol mixtures microwave column batch separation stages in ethanol-water in the presence of sodium chloride at concentrations ranging from 0.16 to 1%, 8%. Was obtained in experiments ethanol with concentrations of 86% when. When related to energy consumption, has been a relative consumption of 1.59 kWh / kg of ethanol. These results showed good technical feasibility and economic viability is strong evidence, especially when the presence of electrolyte (NaCl), which improved the conversion of FR energy into heat. These results indicate a good alternative to the distillation process as it can increase the capacity of columns already installed. These results indicate a good alternative to the distillation process as it can increase the capacity of columns already installed.
Keywords: Micro-ondas
Aquecimento dielétrico
Destilação batelada
Separação
Coluna de estágio
Etanol
Microwave
Heating
Batch Distillation
Separation
Stage Column
Ethanol
Dielectric heating
Engenharia química
Destilação
Separação (Tecnologia)
Álcool
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: MORAIS, Anderson dos Santos. Avaliação experimental de destilação batelada em misturas etanol hidratado-cloreto de sódio por aquecimento com micro-ondas. 2014. 208 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.34.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.34
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22496
Date of defense: 1-Aug-2014
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